第一章显微镜发展历史与主要技术参数学案.ppt

第一代显微镜：光学显微镜，极限分辨率是200纳米。由于光的衍射效应，分辨率受制于半波长，可见光的最短波长为0.4微米。 第二代显微镜：电子显微镜。1924年，德布罗意提出了微观粒子具有波粒二象性的假设，后来这种假设得到了实验证实。此后物理学家们利用电子在磁场中的运动与光线在介质中的传播相似的性质，研制成功了电子透镜，在此基础上于1933年发明了电子显微镜。TEM的点分辨率为0.2~0.5nm，晶格分辨率为0.1~0.2nm，扫描电镜的分辨率为6~10nm。它们的工作环境都要求高真空，并且使用成本很高，在一定程度上限制了电子显微镜的发展。 第三代显微镜：扫描探针显微镜。80年代初期，IBM公司苏黎世实验室的G.Binning 和H.Rohrer发明了扫描隧道显微镜，它的分辨率达到0.01纳米。STM的诞生，使人类第一次在实间观测到了原子，并能够在超高真空超低温的状态下操纵原子。 因为这两项重大的意义，这两位科学家荣获了1986年的诺贝尔物理奖。 在STM的基础上，又发明了原子力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜等等，这些显微镜都统称扫描探针显微镜。 因为它们都是靠一根原子线度的极细针尖在被研究物质的表面上方扫描，检测采集针尖和样品间的不同物理量，以此得到样品表面的形貌图像和一些有关的电化学特性。 光学显微镜有多种分类方法，根据结构的复杂程度可以分为单式和复式显微镜两种： 单式显微镜结构简单，通常仅由一块或几块透镜组成，一般只进行一次放大，放大倍率和机械性能都不高。早期的显微镜是单式显微镜。 复式显微镜的构造比较复杂，各类透镜由透镜组合有机结合而成，机械性能和自动化程度都较高。其结构不仅有物镜和目镜之分，还配有专用的照相目镜及相应的设备。现代显微镜多半是复杂显微镜。 根据结构和功能的不同可以分为三种：普及型、专用型和高级型 1.普及型，这类显微镜结果相对简单，造价适中，普及性较好，通常用于教学、常规镜检和一般性研究工作。 2.专用型，这类显微镜是根据不同的光学原理设计而成的，专门用来在特定的环境下进行特殊的观察和研究，例如暗视场、相位差、微分干涉、荧光、偏光显微镜等。 3.高级型，也叫研究型显微镜，更高级一些的多用途显微镜又叫万能显微镜。这类显微镜大多配件齐全，附带多种物镜、目镜、聚光器及电影、照相设备和电脑系统等。 按使用目镜的数目可分为:双目、单目和共览显微镜； 按图像是否有立体感可分为立体视觉和非立体视觉显微镜； 按光学原理可分为偏光、相衬和微差干涉对比显微镜等； 按光源类型可分为普通光、荧光、紫外光、红外光和激光显微镜等； 按接收器类型可分为目视、数码（摄像）显微镜等。 常用的显微镜有双目体视显微镜、金相显微镜、偏光显微镜、紫外荧光显微镜等。 双目体视显微镜：是利用双通道光路，为左右两眼提供一个具有立体感的图像。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置，两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角，以此形成三维空间的立体视觉图像。双目体视显微镜在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外科手术。 金相显微镜是专门用于观察金属和矿物等不透明物体金相组织的显微镜。照明光束从物镜方向射到被观察物体表面，被物面反射后再返回物镜成像。这种反射照明方式也广泛用于集成电路硅片的检测工作。 紫外荧光显微镜：是用紫外光激发荧光来进行观察的显微镜。某些标本在可见光中觉察不到结构细节，但经过染色处理，以紫外光照射时可因荧光作用而发射可见光，形成可见的图像。这类显微镜常用于生物学和医学中。 电视显微镜和电荷耦合器显微镜：是以电视摄像靶或电荷耦合器作为接收元件的显微镜。在显微镜的实像面处装入电视摄像靶或电荷耦合器取代人眼作为接收器，通过这些光电器件把光学图像转换成电信号的图像，然后对之进行尺寸检测、颗粒计数等工作。 这类显微镜的可以与计算机联用，这便于实现检测和信息处理的自动化，多应用于需要进行大量繁琐检测工作的场合。 扫描显微镜：是成像光束能相对于物面作扫描运动的显微镜。在扫描显微镜中依靠缩小视场来保证物镜达到最高的分辨率，同时用光学或机械扫描的方法，使成像光束相对于物面在较大视场范围内进行扫描，并用信息处理技术来获得合成的大面积图像信息。这类显微镜适用于需要高分辨率的大视场图像的观测。 显微镜和放大镜起着同样的作用，就是把近处的微小物体成一放大的像，以供人眼观察。只是显微镜比放大镜可以具有更高的放大率而已。 物体位于物镜前方，离开物镜的距离大于物镜的焦距，但小于两倍物镜焦距。所以，它经物镜以后，必然形成一个倒立的放大的实像A‘B’。 A‘B’靠近F2的位置上。再经目镜放大为虚像A‘’B‘’后供眼睛观察。 目镜的作用与放大镜一样。所不同的只是眼睛通过目镜所看到的不是物体本身，而是物体被物镜所成的已经放大了一次的像。 与望